Tiên đoán nhiệt độ tới hạn của (a) neicosane và (b) 1butene và (c) benzene sử dụng phương trình thực nghiệm Nokay sau: Ở đây, Tc là nhiệt độ tới hạn (K), Tb là nhiệt độ sôi chuẩn (K) và SG là tỷ trọng riêng của hydrocarbon lỏng ở 60o F so với nước ở cùng nhiệt độ. Các hằng số A,B và C được cho trong bảng sau:Tiên đoán nhiệt độ tới hạn của (a) neicosane và (b) 1butene và (c) benzene sử dụng phương trình thực nghiệm Nokay sau: Ở đây, Tc là nhiệt độ tới hạn (K), Tb là nhiệt độ sôi chuẩn (K) và SG là tỷ trọng riêng của hydrocarbon lỏng ở 60o F so với nước ở cùng nhiệt độ. Các hằng số A,B và C được cho trong bảng sau:Tiên đoán nhiệt độ tới hạn của (a) neicosane và (b) 1butene và (c) benzene sử dụng phương trình thực nghiệm Nokay sau: Ở đây, Tc là nhiệt độ tới hạn (K), Tb là nhiệt độ sôi chuẩn (K) và SG là tỷ trọng riêng của hydrocarbon lỏng ở 60o F so với nước ở cùng nhiệt độ. Các hằng số A,B và C được cho trong bảng sau:Tiên đoán nhiệt độ tới hạn của (a) neicosane và (b) 1butene và (c) benzene sử dụng phương trình thực nghiệm Nokay sau: Ở đây, Tc là nhiệt độ tới hạn (K), Tb là nhiệt độ sôi chuẩn (K) và SG là tỷ trọng riêng của hydrocarbon lỏng ở 60o F so với nước ở cùng nhiệt độ. Các hằng số A,B và C được cho trong bảng sau:
TÍNH TỐN CÁC TÍNH CHẤT HĨA LÝ 1.HẰNG SỐ KHÍ LÝ TƯỞNG VỚI CÁC THỨ NGUN KHÁC NHAU: Tính tốn số khí lý tưởng R theo đơn vị thứ ngun sau: Tính tốn: 1.Giả thiết tính tốn bản: Giả thiết điều kiện tiêu chuẩn 1g.mol khí áp suất 1atm (101.3kPa) 0oC (273K 492R) chiếm thể tích 22.4L 2.Tính tốn số khí: Áp dụng hệ số chuyển đổi đơn vị tính tốn giá trị số khí đơn vị thứ nguyên khác Sử dụng PV=RT, có nghĩa R=PV/T Do đó: 2.ƯỚC LƯỢNG NHIỆT ĐỘ TỚI HẠN TỪ PHƯƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM: Tiên đốn nhiệt độ tới hạn (a) n-eicosane (b) 1-butene (c) benzene sử dụng phương trình thực nghiệm Nokay sau: Ở đây, Tc nhiệt độ tới hạn (K), Tb nhiệt độ sôi chuẩn (K) SG tỷ trọng riêng hydrocarbon lỏng 60oF so với nước nhiệt độ Các số A,B C cho bảng sau: Tính tốn: 1.Tra cứu nhiệt độ sơi chuẩn tỷ trọng riêng cấu tử sổ tay kỹ thuật Các thong số sau: (a) n-eicosane (C20H42), Tb = 617K SG = 0.775 (b) 1-butene (C4H8), Tb = 266.9K SG = 0.595 (c) benzene (C6H6), Tb = 353.3K SG = 0.885 2.Tính tốn nhiệt độ tới hạn theo phương trình thực nghiệm Nokay với số từ bảng (a) n-eicosane (C20H42), Tb = 617K SG = 0.775 Tc = 758.3 K (905 oF) (b) 1-butene (C4H8), Tb = 266.9K SG = 0.595 Tc = 420.3 K (297 oF) (c) benzene (C6H6), Tb = 353.3K SG = 0.885 Tc = 562.8 K (553 oF) 3.CÁC TÍNH CHẤT TỚI HẠN THEO PHƯƠNG PHÁP CÁC NHĨM CẤU TẠO Ước lượng tính chất tới hạn p-xylene n-methyl-2-pyrrolidone sử dụng phương pháp Lydersen theo nhóm cấu tạo theo bảng sau: Lưu ý: Mọi liên kết tự nhóm liên kết với nguyên tử khác hydro, số liệu dấu ngoặc độ tin cậy thực nghiệm tốt Tính tốn 1.Tra cứu cấu tạo phân tử, nhiệt độ sôi chuẩn Tb khối lượng phân tử MW từ sổ tay, với p-xylene (C8H10 ), MW = 106.16, Tb = 412.3 K cấu tạo phân tử sau: Với n-methyl-2-purrolidone (C5H9NO ), MW = 99.1 , Tb = 475.0 K cấu tạo phân tử 2.Tính tổng giá trị nhóm cấu tạo Đối với p-xylene Với n-methyl-2-pyrrolidone: 3.Tính tốn tính chất tới hạn theo công thức thực nghiệm sau: Với Tc , Pc , Vc , Zc nhiệt độ, áp suất, thể tích độ chịu nén tới hạn Đối với p-xylene: Và R = 82.06 cm3 atm / g.mol K, độ chịu nén Z = PV/RT sau Đối với n-methyl-2-pyrrolidone, Các tính tốn liên quan: Rất nhiều so sánh tính chất tới hạn theo thực nghiệm tính tốn theo phương pháp khác cho thấy phương pháp nhóm cấu tạo Lydersen cho kết xác Phương pháp tương đối dễ dàng cho hydrocarbon hợp chất hữu tổng quát biết cấu tạo phân tử Không giống phương pháp Nokay, phương pháp Lydersen áp dụng cho hydrocarbon có cấu tạo thuộc nhiều họ khác ví dụ vòng hơm có nhánh olefin Nhược điểm phương pháp Lydersen phân biệt đồng phân có cấu tạo tương tự ví dụ 2,3-dimethyl pentane 2,4-dimethyl pentane Dựa thử nghiệm với paraffin khoảng C1 – C20 hydrocarbon khác khoảng C3 – C14 , sai lệch trung bình so với số liệu thực nghiệm áp suất tới hạn 18 lb/in2 (124kPa) sai lệch tối đa khoảng 70 lb/in2 (483kPa) Nhìn chung, độ xác phương pháp thấp cho hợp chất khơng bão hòa so với hợp chất bão hòa Với nhiệt độ tới hạn, sai lệch điển hình nhỏ 2% nằm phạm vi đến 5% chất khơng phân cực có phân tử lượng lớn (ví dụ 7100) Độ xác phương pháp áp dụng cho nhóm đa chức khơng rõ ràng 4.PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI REDLICH-KWONG Ước lượng thể tích phân tử isopropyl alcohol 10 atm (1013 kPa) 473 K (392 oF) sử dụng phương trình trạng thái Redlich-Kwong Đối với isopropyl alcohol, dung Tc = 508.2 K Pc = 50 atm Phương trình Redlich-Kwong có dạng: Với P áp suất, T nhiệt độ tuyệt đối, V thể tích, R số khí lý tưởng a , b số phương trình trạng thái cho bởi: Trong nhiệt độ tới hạn theo Kelvin, áp suất tới hạn theo atm R = 82.05 (atm) (cm3 )/ (g.mol) (K) Một dạng khác phương trình Redlich-Kwong sau: Trong đó: Và hệ số chịu nén Z = PV / RT Tính tốn: 1.Tính tốn hệ số chịu nén Z: Giải phương trình cách tính lặp thử sai Giả sử Z = 0.9 ta có Thay giá trị h = 0.0208 vào phương trình Redlich-Kwong với giá trị A/B tương ứng ta có Thử lần với Z = 0.91 ta có Sai số giá trị giả sử giá trị tính khơng sai biệt nhiều nên lấy giá trị Z = 0.911 2.Tính giá trị thể tích mol theo biểu thức định nghĩa Z = PV/RT nên V = ZRT/P ta có Các tính tốn liên quan: Phương trình trạng thái Redlich-Kwong hai số áp dụng rộng rãi cho tính tốn cơng nghệ Có nhiều dạng sửa đổi phương trình Redlich-Kwong theo Wilson, BarnesKing, Soave Peng-Robinson Các số phương trình trạng thái lấy từ phương trình hồi quy bình phương tối thiểu số liệu thực nghiệm P-V-T Tuy nhiên, số liệu thực nghiệm thường khơng có sẵn Trong trường hợp này, ước lượng số sở tính chất tới hạn 5.TÍNH CHẤT P-V-T CỦA HỖN HỢP KHÍ: Một hỗn hợp khí 25oC (298 K) 120 atm (12,162 kPa) chứa 3% helium, 40% argon 57% ethylene theo phần mol Tính tốn thể tích mol hỗn hợp khí theo phương pháp sau: (a) định luật khí lý tưởng, (b) hệ số chịu nén dựa điều kiện giả tới hạn (phương pháp Kay), (c) hệ số chịu nén trung bình định luật Dalton, (d) phương trình van der Waal định luật Dalton (e) phương trình van der Waal dựa số trung bình Tính tốn: 1.Theo định luật khí lý tưởng: V = RT/P ta có 2.Sử dụng phương pháp Kay: Trong phương pháp V = ZRT/P Z hệ số chịu nén tính tốn sở số giả tới hạn trung bình hóa theo phần mol Kết tính tốn theo bảng sau: Khi đó, nhiệt độ rút gọn Tr sau: Áp suất rút gọn Pr sau: Tra giản đồ với hệ số chịu nén tổng quát 0.27 0.29 ta có giá trị hệ số chịu nén Z tương ứng 0.71 0.69, nội suy tuyến tính cho ta giá trị Z = 0.70, từ tính tốn thể tích hỗn hợp sau: 3.Tính tốn thể tích mol sử dụng hệ số chịu nén trung bình định luật Dalton Định luật Dalton phát biểu áp suất hỗn hợp khí tổng áp suất riêng phần khí hỗn hợp Giả sử áp suất riêng phần khí tỷ lệ với thành phần mol chúng Do vậy, q trình tính tốn bao gồm tính áp suất riêng phần cấu tử, tính áp suất rút gọn nhiệt độ rút gọn, tìm hệ số chịu nén tương ứng cấu tử theo giản đồ hệ số chịu nén thông thường sổ tay, tính tốn giá trị hệ số chịu nén trung bình theo phần mol tính thể tích mol V Kết tính tốn sau Do đó, thể tích mol sau: 4.Tính tốn thể tích mol sử dụng phương trình van der Waal định luật Dalton: Phương trình van der Waal sau: Với a b số tương ứng cho hợp chất tra từ sổ tay Giá trị số a b cho khí helium, argon ethylene tra sau (khi P theo atm, V theo cm3 lượng chất theo gram mole) Với hỗn hợp khí tuân theo định luật Dalton, phương trình van der Waal viết lại sau: Thay giá trị số vào phương trình ta có Giải phương trình theo V phương pháp lặp ta có V = 150.9 cm3 /(g.mol) [2.42ft3/(lb.mol)] 5.Tính tốn thể tích mol sử dụng phương trình van der Waal với hệ số trung bình: Theo phương pháp để thuận tiện phương trình van der Waal xếp lại theo dạng: Trong giá trị aavg tính theo biểu thức: Giá trị bavg tính theo biểu thức trung bình phần mol Ta có: Thay vào phương trình ta có: Bằng phương pháp tính lặp ta có: Các tính tốn liên quan: Ví dụ trình bày kỹ thuật tính tốn đơn giản khác để ước lượng tính chất P-V-T hỗn hợp khí Giá trị hệ số chịu nén thu từ giản đồ trạng thái tổng quát theo bước Định luật khí lý tưởng mơ hình đơn giản áp dụng cho phân tử cấu tạo đơn giản điều kiện áp suất thấp nhiệt độ cao Phương pháp Kay thích hợp cho hỗn hợp không phân cực/không phân cực vài hỗn hợp phân cực/phân cực không phù hợp cho hỗn hợp phân cực/khơng phân cực Sai số trung bình nằm khoảng từ 1% áp suất thấp đến 5% áp suất cao lên đến 10% gần áp suất tới hạn 6.KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA HỖN HỢP KHÍ Tính tốn khối lượng riêng hỗn hợp khí chứa 32.1% methane, 41.2% ethane, 17.5% propane 9.2% nitrogen theo phần mol 500psig (3,550kPa) 250oF (394K) Tính tốn: 1.Tìm giá trị hệ số chịu nén cho hỗn hợp sử dụng phương pháp Kay ta có Z = 0.933 2.Tính tốn phân tử lượng trung bình hỗn hợp khí theo phần mol ta có M’ = 27.8 lb/mol 3.Tính tốn khối lượng riêng hỗn hợp khí sử dụng cơng thức: Các tính tốn liên quan: ... tin cậy thực nghiệm tốt Tính tốn 1. Tra cứu cấu tạo phân tử, nhiệt độ sôi chuẩn Tb khối lượng phân tử MW từ sổ tay, với p-xylene (C8H10 ), MW = 10 6 .16 , Tb = 412 .3 K cấu tạo phân tử sau: Với n-methyl-2-purrolidone... khoảng từ 1% áp suất thấp đến 5% áp suất cao lên đến 10 % gần áp suất tới hạn 6.KHỐI LƯỢNG RIÊNG CỦA HỖN HỢP KHÍ Tính tốn khối lượng riêng hỗn hợp khí chứa 32 .1% methane, 41. 2% ethane, 17 .5% propane... lượng lớn (ví dụ 710 0) Độ xác phương pháp áp dụng cho nhóm đa chức khơng rõ ràng 4.PHƯƠNG TRÌNH TRẠNG THÁI REDLICH-KWONG Ước lượng thể tích phân tử isopropyl alcohol 10 atm (10 13 kPa) 473 K (392